Виды и способы электротехнических измерений
Электротехнические измерения – это определение значений физических величин в электротехнике и электронике опытным путем при помощи специальных технических средств.
Электротехнические измерения бывают следующих видов: косвенные, совокупные и совместные. Косвенный вид заключается в определении величины на основании известной зависимости данной величины и величины, определенной прямым методом. Примером такого вида является определение мощности без ваттметра. Прямым методом находятся сила тока, напряжение и фаза, а затем по формуле рассчитывается мощность. Совместный и совокупный вид заключается в одновременном измерении нескольких одноименных (совокупный вид) или не одноименных (совместный вид) величин. Определение нужных величин осуществляется посредством решения системы уравнений к коэффициентами, которые были получены в результате прямых измерений, количество уравнений системы равняется числу искомых величин. К самым распространенным методам электротехнических измерений относятся:
- Метод непосредственной оценки. Метод непосредственной оценки является наиболее простым, потому что необходимое значение искомой величины определяется на шкале прибора. Таким методом определяются сила тока амперметром, напряжение вольтметром и т.п. Его преимущество заключается в простоте, а главный недостаток - невысокая точность.
- Измерение сравнением с мерой. Данный способ может выполняться по следующим методикам: нулевой, дифференциальный, противопоставления, совпадения и замещения.
Нулевой и дифференциальный методы заложены в основе работы измерительных мостов. В случае дифференциального метода делаются неуравновешенно-показывающие мосты, а при нулевом уравновешенные. В уравновешенных мостах сравнение осуществляется при помощи двух и более вспомогательных сопротивлений, которые подбираются таким образом, чтобы со сравниваемым сопротивлением они представляли собой замкнутый контур или четырехполюсник, питающийся от одного источника и имеющий равнопотенциальные точки, обнаруживаемые при помощи индикатора равновесия. В этом случае отношение между вспомогательными сопротивлениями является мерой отношения между сравниваемыми величинами. В качестве индикатора равновесия могут использоваться гальванометр (цепи постоянного тока) или милливольтметр (цепи переменного тока). При дифференциальном методе на средство измерения воздействует разность известной и искомой величин.
Метод противопоставления применяется с целью сравнения напряжения или электродвижущей силы, электрического тока, а также косвенно для измерения прочих величин, которые преобразуются в электрические. При методе замещения искомая величина замещается или совмещается с известной образцовой величиной, по значению равной замещенной. Данный способ используется для определения индуктивности или емкости неизвестной величины. При методе совпадений разность между искомой и известной величиной определяется по совпадению отметок периодических сигналов или шкал. Примером такого способа является измерение угловой скорости вращения деталей. Чтобы его осуществить на объект наносятся метки. Во время вращения детали с меткой, на нее направляется стробоскоп, его частота мигания известна заранее. Посредством регулирования частоты стробоскопа добиваются того, чтобы метка стояла на месте, при этом частота вращения детали принимается равной частоте мигания стробоскопа.
Показатели качества электротехнических измерений
За результат измерения может быть принято действительное значение измеряемой величины. Одна из задач электротехнического измерения - оценка степени приближения или разности между действительными и истинными значениями измеряемых величин, то есть оценка погрешности измерений. Погрешность измерения представляет собой отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерения является непосредственной характеристикой точности измерения.
Точность измерения – это степень близости результата измерения к истинному значению измеряемой физической величины.
Благодаря измерению уменьшается исходная неопределенность значения физической величины до уровня неизбежной остаточной неопределенности, которая определяется погрешностью измерения. Значение погрешности измерения зависит от уровня совершенства технических средств измерения - класс точности, условий проведения измерения и способа использования средств измерения. Классом точности является приведенная относительная погрешность, которая выражается в процентах:
$КТ = ΔА/Аn $
где Аn - нормированное число, как правило, – предел показаний прибора.
